下载文档原格式
成品油油库三维数字化的应用探讨1.分析存在安全隐患的原因导致成品油油库安全事故发生的主要原因如下：1.1规章制度不到位有些工作人员在油库工作中较为马虎，不了解相关工作规定。
因此操作时常常不按照相关规定进行，操作时常常出现错误，进而引发安全事故发生。
1.2人员安全意识不足工作人员在成品油油库管理过程中，可能对自己掌握技术程度过于自信。
因此操作上过于随意，安全意识薄弱，对操作过程中应当注意的细节不够重视，存在侥幸心理，因此引发安全事故发生。
还有一些员工心存侥幸心理，认为安全发生的几率小之又小，在操作过程中不够细心，增加和安全事故的发生频率。
1.3监督工作不到位油库安全管理过程中，工作人员对现场的监督不足，监督人员职责履行不到位，对违章操作没能及时制止，导致部分工作人员为所欲为，从而引发爆炸或者人员伤亡等安全事故发生[2]。
1.4专业技术水平较低成品油油库管理人员中，部分人员没有接受过专业培训，有的仅仅在上岗前受过一些浅层的训练，对于油库中的一些设备以及日常工作不是很了解，管理人员中整体水平不高。
另外，没有较为先进的技术指导，技术水平低下，使得先关工作人员在遇到一些安全问题时，不能及时采取有效措施进行解决。
因为人员专业水平不高，对于一些存在的问题，盲目处理，从而导致油库管理不到位引发安全事故。
2.成品油油库三维数字化安全管理系统总体结构将信息处理平台作为依托，分析在现场采集的数据，并作出一定处理。
通过现代化技术将数据做出相应处理后，将数据传输到各个部门，包括：维护、管理、安全等部门。
2.1三维地理信息三维数字化管理系统的主要是依靠地理信息技术而建设的，其功能是可以实现整个油库的数字化和可视化。
油库中的储罐、管线机泵以及阀门等产生的各方面信息均能通过数字化系统转化为数据，然后通过专业技术手段将这些数据转化成可视化信息，通过系统将这些数据展示出来，给工作人员对油库的分析和管理奠定了一定的理论基础基础。
2.2三维数字化引擎基于OpenGL 和 C ++对三维引擎进行开发，在Web所在页面，采用ActiveX 方式得出二次开发接口，并且根据用户需要，提供了一套javascript 调用接口[3]。
精品文档供您编辑修改使用专业品质权威编制人：______________审核人：______________审批人：______________编制单位：____________编制时间：____________序言下载提示：该文档是本团队精心编制而成，希望大家下载或复制使用后，能够解决实际问题。
文档全文可编辑，以便您下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!同时，本团队为大家提供各种类型的经典资料，如办公资料、职场资料、生活资料、学习资料、课堂资料、阅读资料、知识资料、党建资料、教育资料、其他资料等等，想学习、参考、使用不同格式和写法的资料，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!And, this store provides various types of classic materials for everyone, such as office materials, workplace materials, lifestylematerials, learning materials, classroom materials, reading materials, knowledge materials, party building materials, educational materials, other materials, etc. If you want to learn about different data formats and writing methods, please pay attention!空间数据三维建模及其在油气储量计算中的应用摘要：空间数据三维建模是一种将现实世界中的地理信息转化为数字模型的信息得到技术。
油桶的变位识别与罐容器的标定(国一论文)摘要：本文主要是通过积分方程和高度转化方程，建立在无变位，横向倾斜以及纵向倾斜在ａ为4.1度的基本模型，出罐体变位后油位高度对于问题一：我们开始使用微积分，对灌容器的无变位和变位的求出它们油量的体积。
首先求出无变位情况下求出它的高度和油量，然而在纵向倾斜，它有五种情况，分别对它五种积分，在五段分段函数，由于函数比较复杂，不便观察它们的变化，再求出的数据，次之使用使用matlab仿真出数据。
再模拟出曲线。
很明显能看到倾斜和无变位的变化。
能较快的满意的答案。
最后得到出油桶的变化识别与灌容器的标定。
对于问题二：在于问题二中我们使用重积分的和高度转化方程基础下求解截住图形的面积，借助于matlab工具绘制出模拟的图像，并且建立油位的高度与储油器之间的模型。
所绘出在结果的图像在误差最大在一定范围上，ａβ之间的角度在0——10度之间，ａβ之间的角度在附件二的通过集优值求出。
分别用ａβ之间去检查者两百个油面的高度以及两百个的储油量的数据下的关系去精优最佳值。
最后得出罐体变位后油位高度间隔为10cm的罐容表标定值。
关键词：微积分方程，高度转化方程，matlab，曲线拟合，体积标定，问题重述：通常加油站都有若干个储存燃油的地下储油罐，并且一般都有与之配套的“油位计量管理系统”，采用流量计和油位计来测量进/出油量与罐内油位高度等数据，通过预先标定的罐容表（即罐内油位高度与储油量的对应关系）进行实时计算，以得到罐内油位高度和储油量的变化情况。
许多储油罐在使用一段时间后，由于地基变形等原因，使罐体的位置会发生纵向倾斜和横向偏转等变化（以下称为变位），从而导致罐容表发生改变。
按照有关规定，需要定期对罐容表进行重新标定。
图1是一种典型的储油罐尺寸及形状示意图，其主体为圆柱体，两端为球冠体。
图2是其罐体纵向倾斜变位的示意图，图3是罐体横向偏转变位的截面示意图。
请你们用数学建模方法研究解决储油罐的变位识别与罐容表标定的问题。
油田三维地质多级建模策略与方法目录1. 内容简述 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究意义 (4)1.3 研究内容 (5)2. 三维地质建模基础 (6)2.1 三维大地体建模基本概念 (7)2.2 三维地质测井数据处理方法 (8)2.3 地震数据处理与三维地质模型构建 (9)3. 油田三维地质多级建模策略 (11)3.1 多级建模概念与原理 (12)3.2 构建多级建模体系的层次 (13)3.3 多级建模策略制定原则 (14)4. 三维地质多级建模方法 (15)4.1 初级建模方法 (17)4.1.1 定量法 (18)4.1.2 定性法 (20)4.2 中级建模方法 (20)4.2.1 地方法建模 (21)4.2.2 统计地层属性建模 (22)4.3 高级建模方法 (24)4.3.1 地震反演三维模型 (26)4.3.2 同时反演模型 (27)4.4 多信息融合建模方法 (28)5. 案例分析 (29)5.1 案例选择及数据来源 (30)5.2 多级建模策略与方法应用 (31)5.3 建模结果评价及应用 (32)6. 结论与展望 (34)1. 内容简述本文档旨在详细介绍“油田三维地质多级建模策略与方法”，这是一种先进的石油勘探与开发技术，综合利用地理信息系统、地质统计学、计算机技术和钻探工程学等多个学科领域的前沿理论与技术手段，构建一个高精度、高效率、可视化的三维地质模型。
三维地质建模的定义与重要性阐述什么是三维地质建模，以及如何通过构建全面的三维地质模型来优化油气资源的探查与开发。
多级建模策略提出多级建模的思想，即从区域、单井、葡状油藏等不同级别出发，按照特定策略分层级构建地质模型，以确保每级建模的结果既有全局视角又有局部细节。
建模方法介绍描述目前使用的多种三维地质建模方法，比如基于三角网的三维地质体建模、地质层序建模法、核磁共振等，并对比各自的优缺点。
技术流程详细说明建模的流程，包括数据的收集与预处理、模型的建立与优化、模型的验证与误差修正等内容。
三维油藏地质建模的原理和方法现代油藏描述以建立定量三维油藏地质模型为最终目标。
这是计算机技术在油藏描述中广泛应用的结果，也是提高油藏模拟和开采动态预测精度的要求。
由于计算机技术的发展，地质和数学更进一步的结合，以及地质工作本身向定量化的深入发展，使过去只能以各种二维图件来表现油藏地质面貌的传统地质工作方法已逐步被应用计算机技术建立和显示三维的、定量的地质模型所代替，各种建模技术和计算机软件、不断地问世，成为近十几年来油藏描述向油藏表征推进的主要标志。
一、油藏地质模型的类别一个完整的油藏地质模型应包括：构造模型：油藏构造形态及断层分布；储层模型：储层建筑结构及各种属性的空间分布；流体模型：储层内油气水分布，即各种流体饱和度分布和流体性质的空间变化。
根据油田不同开发阶段的任务，对油藏地质模型的精细程度要求不同，依此通常可以把油藏地质模型分为三类。
概念模型：把所描述的油藏的各种地质特征，特别是储层，典型化、概念化，抽象成具有代表性的地质模型。
只追求油藏总的地质特征和关键性的地质特征的描述，基本符合实际，并不追求每一局部的客观描述。
这祥的地质摸型可供研究油田开发中的战略指导路线，或进行开采机理研究。
静态模型：也称实体模型，把所描述的油藏地质面貌，依据资料控制点实测的数据，加以如实地描述，并不追求控制点间的预测精度。
建立这样的地质模型必须有一定密度的资料控制点--井网密度，才有意义。
一般是开发井网完成后进行，为油田开发早期生产服务，过去油田实际应用的静态资料即属这一类型。
预测模型：预测模型不仅忠实于资料控制点的实测数据，而且追求控制点间的内插外推值有相当的精确度，即对无资料点有一定的预测能力。
实际上这是追求高精细度的油藏地质模型，一般为二次采油中后期调整及三次采油实施所需求。
依据油藏描述规模的地质模型分类。
为配合油藏模拟进行不同开发问题的研究，实际工作经常需要建立不同规模的地质模型，常用的有：①一维单井地质模型②二维砂体剖面模型③二维砂体平面模型④三维砂体模型⑤二维层系剖面模型⑥三维井组模型⑦三维油藏整体摸型⑧二维层内隔层模型⑨三维层内隔层模型二、通常的建模原理和方法地下地质工作中，油藏地质模型建模技术中的关键点，是如何根据已知的控制点资料内插、外推资料点间及以外的油藏特性。
第!"卷第#期$""#年#月浙!江!大!学!学!报!工学版"%&’()*+&,-./01*)23)14/(5167!8)21)//(1)29:1/):/";&+<!"=&<#%’)<$""#收稿日期#$"">"#"!<浙江大学学报!工学版"网址#@@@<0&’()*+5<A 0’</B ’<:)!/)2基金项目#浙江省自然科学基金资助项目"Z >"I ?I ##<作者简介#陈志平"?C #>E #$男$浙江安吉人$副教授$从事承压设备安全技术研究<8F G *1+%A .1M 1)2!A 0’/G<A 0’</B ’<:)大型原油储罐有限元分析建模的新方法陈志平!葛!颂!沈建民!蒋家羚"浙江大学化工机械研究所$浙江杭州I ?""$D#摘!要#为了准确计算大型原油储罐的底板应力$提出了一种有限元分析的建模方法<初步分析了弹簧杆模型与弹性地基接触模型的差异$选取接触单元模拟地基F 罐底板的相互作用<比较了罐底板上表面径向应力理论解&有限元计算应力结果与实测应力数据的误差$并结合油罐钢筋混凝土环梁和弹性地基的沉降特点$提出将两种地基的沉降量差作为有限元建模的边界条件<通过试算得到了地基的弹性模量和沉降差估算值<结果表明$理论估算结果与基础沉降监测值吻合很好$该方法可以准确地模拟油罐底板的应力$还可以预测在用大型油罐的安全性<关键词#大型原油储罐’有限元分析’建模’接触’弹性地基中图分类号#S 8C D $<?’S V $!!!!!!文献标识码#J !!!!!文章编号#?""O C D I P "$""##"#"C D D ">Q +6K .%+"$,F K +(D .%0.)0$,$(++"+K +,(-,-"/’$’.0"-)F +.$"’(.)-F+(-,R ’[Q 8=-.1F M 1)2$L 89&)2$9Q 8=%1*)F G 1)$%R J =L%1*F +1)2"@(1&-&9&")*:0"’-/$AB %)/"11.$/0-("%6B %)/"11$20"3-$(,9(-5"%1-&6$7$(,80)9I ?""$D $:0-($#34’()-*(%S &*::’(*6/+7:*+:’+*6/6./56(/55&)6./W &66&G M +*6/&,+*(2/&1+56&(*2/6*)Y $*)/@,1)16//+/F G /)6G &B /++1)2G /6.&B@*5M (&M &5/B <J ,6/(6./B 1,,/(/):/5W /6@//)6./5M (1)2W/*G G &B /+*)B 6.//+*561:,&’)B *61&):&)6*:6G &B /+@/(/*)*+7A /B M (/+1G 1)*(1+7$6./1)6/(*:61&)W /6@//)6./,&’)B *61&)*)B 6./6*)Y W &66&G M +*6/@*551G ’+*6/BW 7*B &M 61)26./:&)6*:6/+/G /)6<S .//((&(5*G &)26./6./&(/61:*+4*+’/5$,1F )16//+/G /)6*)*+7515"_8J #:*+:’+*61&)4*+’/5*)B6./6/561)24*+’/5&,6./(*B 1*+56(/55&)6./W &66&G M +*6/’M M /(5’(,*:/@/(/*+5&:&G M *(/B <V *5/B&)6./5/66+/G /)6,/*6’(/&,6./*(G &(/B :&):(/6/(1)2@*++*)B 6.//+*561:,&’)B *61&)$6./5/66+/G /)6B 1,,/(/):/W /6@//)6./6@&B 1,,/(/)6,&’)B *61&)5@*5’5/B *56./W &’)B *(7:&)B 161&)5&,6./_8J G &B /+<S .//+*561:G &B ’+’5&,6./,&’)B *61&)*)B 6./B 1,,/(/):/4*+’/&,6./5/66+/G /)6@/(//561G *6/BW 7M 1+&6:*+:’+*61&)<S ./(/5’+655.&@6.*66./6./&(/61:*+4*+’/5*2(//@/++@16.6./G &)16&(/B ,&’)B *61&)5/66+/G /)64*+’/5<S ./M (&M &5/BG /6.&B:*)/H *:6+751G ’+*6/6./&1+F 6*)Y W &66&G F M +*6/56(/55*)B M (/B 1:66./5*,/67&,6./+*(2/&1+6*)Y 1)5/(41:/<5+/6.)%’%+*(2/&1+56&(*2/6*)Y 5’_8J ’G &B /+1)2’:&)6*:6’/+*561:,&’)B *61&)!!地上圆柱体立式储罐在石油和化工行业中有着非常广泛的应用<考虑到经济成本和施工难易程度$绝大多数的立式储罐采用非锚固式安置<受地基承载能力和消防规范的限制$原油储罐的高度不宜超过$!G $故通常采取增大油罐直径的方法来提高容量<但随着油罐直径增大$地基状况变得很复杂$同时油罐底板对罐体的影响区域也相应增大$导致油罐下节点区域"即罐底边缘板&底圈壁板以及底圈环焊缝I 部分#应力十分复杂<本文以国内首台?>e ?"!GI大型石油储罐为分析对象$采用接触单元模拟罐F 土之间的相互作用$提出用实际地基沉降量差作为有限元建模的边界控制条件!以取代由地基基床系数控制的弹簧单元模型!同时将计算结果与其他计算方法进行了比较!并采用应力实测数据进行验证<?!弹性地基的一般建模方法油罐在静载荷条件下为轴对称结构!通常采用轴对称有限单元划分整个罐体<本文采用通用非线性有限元软件Z 9[<Z *(:作为分析平台!选用平面轴对称二阶单元"O 节点#进行计算<7<7!结构参数?>e ?"!G I大型原油储罐的内半径C ]>"G !罐壁高7]$?<OG !最大储液高度0]$"<?O G !罐底边缘板宽度?C O "G G !边缘板厚&?]$I G G $罐壁板采用等强度设计!其中各层壁板厚度&-"-指壁板层数!-]?!$!I !%!O #和高度0-列于表?!设计温度>"f $罐体为钢板全焊接结构!地基及罐体材料属性如表$所示<表7!罐壁几何参数S *W <?!L /&G /6(1:*+M *(*G /6/(&,5./++-&-&G G 0-&G G -&-&G G 0-&G G ?!"$C O "!$$$#O "$I I $#O ">?D $#O "I$#$#O "##O?$O"""表8!材料属性S *W <$!Z *6/(1*+M (&M /(61/5参!数数!值钢材弹性模量+&Z g *$<"#e ?">钢材泊松比&"<I钢材密度$&"Y 2’G E I #D <O >e ?"I 钢板初屈服应力’5&Z g *!C "地基基床系数=&"Z g *’G G E ?#"<?地基弹性模量+?&Z g *I D"参考值#地基泊松比&""<$储液密度$"&"Y 2’G E I #?e ?"I 7<8!载荷及边界条件建模时考虑罐体自重和液体的静压作用<液体静压力呈三角形分布作用在罐壁板上!其大小可表示为#],$""0E 8#;"?#式中(8为罐的高度坐标!0为储液高度<同时将基础外侧钢筋混凝土环梁处理为刚性支撑!这样可以在不影响计算精度的情况下简化模型<7<9!弹簧杆单元模型T 1)Y +/(提出了地基任一点所受的压力强度#与该点的地基沉降1成正比的地基模型假定!其形式为#]=1!其中比例常数=称为基床系数)?*<基于此!有限元建模时常采用均匀支撑在罐底板节点上的弹性杆单元或弹簧单元来模拟弹性地基)$F I *<这时!基床系数也可理解为把地基土视作互相独立的弹簧系统时的弹簧刚度<弹簧单元模型虽然大大简化了问题!但由于地基土并非独立的弹簧系统!压力与沉降的关系常是非线性的!因而基床系数是一个综合性的系数!不易确定<7<:!弹性地基接触模型鉴于弹簧单元模型存在的不足!势必使得其有限元建模求解存在很大的局限性!为此本文提出建立地基与罐底板间的接触模型<由于接触模型考虑了地基与罐底板间的水平摩擦力!因而可使底板受弯曲后的翘离地面问题自动解决$此外还可以通过修改地基的材料参数方便地模拟不同的地基模型<如图?所示为弹性地基接触有限元模型的下节点区域!罐底板单元与弹性地基单元设定为变形体F 变形体接触!罐底板与刚性地基环梁设定为变形体F 刚体接触<图7!基于接触的罐&土有限元模型_12<?!_8Z G &B /+W *5/B&)56(’:6’(/F 5&1+:&)6*:67<;!两种模型计算结果间的差异从图$"*#和图$"W #可以看出弹簧单元模型与弹性地基接触单元模型的底板翘起长度是不相同的!后者底板的翘起长度更大一些!其结果是底板的弯曲程度会更大!附加的弯曲应力也相应增大<从实测应力的结果看!接触单元模型的有限元计算结果更接近于实际情况<$!基于沉降量的建模新方法8<7!问题的提出图I 为罐内水位达$"<?O G 时!采用吴天云理论计算方法)!F >*+接触单元模型有限元法得到的罐底板上表面径向应力’(与实测应力的比较图!图中横OD C 浙!江!大!学!学!报!工学版"!!!!!!!!!!!第!"卷!图8!两种罐&土建模方法变形的比较_12<$![&G M*(15&)&,B/,&(G*61&)&,6@&Y1)B5&,56(’:F 6’(/F5&1+G&B/+1)2图:!两种地基的沉降情况示意图_12<!!91)Y1)2516’*61&)&,6@&,&’)B*61&)5另一方面!由图$"W#的计算结果!油罐充液后!放置在刚性环梁上的底板要发生翘起!但最外侧一点仍然落在环梁上<基于此绘制的大型油罐充液后罐底板的实际变形情况如图>所示&在J区域!除最外侧的一点外!罐底板与基础边界不发生接触’而在V区域中!罐底板与弹性地基边界发生接触<基于以上的基本思路!创建出如图#所示的大型油罐罐F土耦合有限元新模型!即假设刚性环梁单元在载荷作用下不发生压缩变形’而把弹性地基设图;!充液后罐底板的实际变形示意图_12<>!J:6’*+B/,&(G*61&)&,W&66&G M+*6/’)B/(,+’1B F ,1++1)2图<!基于沉降量法的大型油罐基本模型_12<#!_8Z G&B/+W*5/B&),&’)B*61&)51)Y1)2CDC第#期陈志平!等"大型原油储罐有限元分析建模的新方法为各向同性的弹性四面体单元!在载荷作用下!将发生一定量的压缩变形<搁置在刚性环梁单元和弹性四面体单元上的罐底板就能模拟出因压缩变形模量不同引起的弯曲变形!从而准确计算出罐底板的真实应力<根据T1)Y+/(弹性地基假定!弹性四面体单元的弹性模量与地基的沉降量差存在如下关系+?]#A""1<#$$式中%+?为弹性四面体单元的弹性模量!A为弹性四面体单元厚度<油罐充水试验满罐时!地基单位面积受到的压力#由静压力和底板自重两部分组成! #]?C O#?"g*<弹性四面体单元厚度A可以根据油罐基础的实际情况确定<该?>e?"!G I油罐的基础如图D所示!其中回填层弹性砂地基的厚度取与钢筋混凝土环梁深度相同的值!即A]$I""G G<图=!大型油罐基础简图_12<D!_&’)B*61&)&,+*(2/&1+6*)Y有限元分析时采用试算法%先假设一弹性模量+?!按上述方法建立有限元计算模型!施加位移边界条件和载荷边界条件!算出结果!然后读取底板应力和四面体单元的压缩变形量!该压缩变形量即为相应参数下地基的沉降量差值"1<分别假设+?] !"&I"&$!&$"&?"和>Z g*进行了试算!得到的弹性模量+?与地基沉降量差"1的对应关系列于表I<表9!弹性模量和沉降量差的对应关系S*W<I!b/+*61&)W/6@//)+?*)B"1+?"Z g*"1"G G+?"Z g*"1"G G >C C<"O$!$?<$# ?">"<?!I"?#<O O$"$><?D!"?$<##I!计算结果比较图O显示的是不同弹性模量+?下!采用本文有限元模型计算得到的罐底板上表面’(分布图<通图>!不同弹性模量下罐底板径向应力分布图_12<O!b*B1*+56(/55&,6*)YW&66&G M+*6/’)B/(B1,,/(/)6/+*561:(*61&过比较可得!当+?]$!Z g*时!有限元计算结果与实测应力吻合得较好!此时对应的沉降量差值"1]$?<$#G G<图C绘制出罐底板上表面径向应力的实测值&接触单元有限元计算曲线和基于沉降量差的有限元计算曲线的比较图<由图C可见!采用本文有限元计算方法得到的底板应力分布曲线与实测应力吻合得非常好<表!列出不同计算方法下!大角焊缝处峰值应力的各种计算值与实测值的误差比较!其中本文计算结果与实测应力误差仅为$<"D d<图?!罐底板径向应力的分布比较图_12<C!b*B1*+56(/55B156(1W’61&)1)6*)YW&66&G M+*6/表:!9种计算方法误差比较S*W<!![&G M*(15&)&,/((&(5’51)2IG&B/+1)2G/6.&B5计算方法误差平均值"d本文改进有限元模型法$<"D弹性地基接触单元法?$<"吴天云理论法?I<C由表I还得出该?>e?"!G I油罐!在充水试验高度为$"<?O G时!刚性环梁与弹性地基间的沉降量差值为$?<$#G G<而由相关单位在充水试验期间!对该罐基础的沉降观测结果显示!刚性环梁与弹性地基之间的沉降量差的平均值为$$<I>G G!与本文方法估算值的误差为><?$d<"OC浙!江!大!学!学!报!工学版"!!!!!!!!!!!第!"卷!!!结!论!?"本文提出采用接触单元法代替弹簧单元法简化了油罐的计算#在此基础上提出了以工程上易于测量的沉降量差"1作为有限元的边界控制条件$以代替难以准确测量的地基基床系数=<研究结果表明$该方法可准确模拟底板上表面的应力水平<!$"大型储油罐随着使用年限增加$其地基沉降量会逐年加大<通常情况下$罐底中心的沉降量大于底板边缘的沉降量$整个底板呈锅底形状<而许多油罐都有地基沉降的监测$如果采用本文方法将监测到的两种地基的沉降量差作为边界控制条件进行有限元分析$就可以计算出罐底板附近的应力分布状况$并对油罐的安全性进行评估<参考文献!A +0+)+,*+’"#%?&胡坚<用T 1)Y +/(地基模型估算地基沉降%%&<上海地质$?C C C $D "!$"’$$$!<Q3%1*)$S &/561G *6/5/66+/G /)6&,,&’)B *61&)W 7T 1)F Y +/(G &B /+%%&<I D -,F D -$O +.".F /$?C C C $D "!$"’$$$!<%$&陈志平$蒋伟华$沈建民$等<大型油罐大角焊缝处峰值应力的研究分析%%&<压力容器$$"">$!>"’?$?><[Q 8=-.1F M 1)2$%R J =L T /1F .’*$9Q 8=%1*)F G 1)$/6*+<J )*+7515&,6./96(/55*(&’)B6./9./++F 6&F W &66&G _1++/6T /+B 5&,K *(2/N 1+S *)Y 5%%&<S )+’’#)+T +’’+"M +*D ,.".F /$$"">$!>"’?$?><%I&惠虎$宋虎堂$吴云龙$等<大型原油储罐的有限元强度分析%%&<油气储运$$""!$$I !?$"’$?$><Q3RQ ’$9N =L Q ’F 6*)2$T3U ’)F +&)2$/6*+<_1)16/8+/G /)6R )6/)5167J )*+7515,&(K *(2/N 1+S *)Y %%&<U $"V O -’I (.)-F +-,%M )-,’2.)(-($.,$$""!$$I !?$"’$?$><%!&T3S 1*)F 7’)<Z &(/*::’(*6/G /6.&BB /415/B ,&(6*)Y F W &66&G*))’+*(M +*6/B /512)%%&<B .#),-".0U $"V O -’$?C C #$C !!$?"’O ?O I <%>&T3S 1*)F 7’)$K R 3L ’&F (&)2<[&G M *(15&)&,B /512)G /6.&B 5,&(6*)Y F W &66&G*))’+*(M +*6/*)B :&):(/6/(1)2@*++%%&<W ,(+),-($.,B .#),-".0S )+’’#)+T +’’+"’-,%S $2&$,F$$"""$D D !I "’>??>?D <%#&贾庆山<储罐基础工程手册%Z &<北京’中国石化出版社$$""$’0000000000000000000000000000000000000000000000000?"下期论文摘要预登采用矢量型转动变量的二维协同转动梁元法李忠学!浙江大学土木工程学系$浙江杭州I ?""$D"摘!要#基于先进的协同转动法$建立可以考虑大位移大转角问题的二维三节点等参梁元公式<首先$将协同转动坐标系固定在单元中部节点上$并随节点的刚体转动和平动而运动$然后计算单元节点坐标和位移$便可排除单元刚体位移的影响$从而显著降低建立单元切线刚度矩阵的复杂性<在该梁元中定义了一组矢量型转动变量$以精确描述梁单元的几何变形<这种变量为单元节点方向矢量分量的较小值$采用这种变量$可以通过简单的矢量变换即可建立起局部变量与整体变量之间的关系$从而非常方便地将局部单元切线刚度矩阵转换到整体座标系下<此外$引入K *2(*)21*)插值函数来描述单元几何形状和位移场$采用L (//)应变和第二g 1&+*E‘1(:.1.&,,应力张量来计算应变能$再通过对单元应变能进行一阶和二阶微分$得到单元内力矢量和对称的切线刚度矩阵<通过几个算例分析$验证了该有限元法的可靠性和计算效率<关键词#协同转动法#矢量型转动变量#大位移#大转角#二维梁单元?O C 第#期陈志平!等"大型原油储罐有限元分析建模的新方法。
大型立式金属罐容积测量的新方法研究作者：李鹏来源：《中国科技博览》2019年第11期[摘要]通过三维激光扫描技术和全站仪测量方法对大型立式金属罐容积的研究，在传统测量方法中，测量工作时间长、检定成本过高、工作强度过大，并且计量精度很低，工作安全系数低，针对这些问题采用新方法都可以得到相应的改善。
[关键词]大型立式金属罐；容积测量；方法研究中图分类号：TB938.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）11-0271-01前言：立式金属罐作为油库存储油料的重要器具，也是被国家列入强制检定计量的设备。
油品计量是油库日常工作，一般情况下，都是用量油尺对油高进行测量，然后借助容积表来对油罐储量进行确定。
其目的是为了能够对油料收发量，和油料储存量进行准确掌控，油罐容积进行准确的计算、容积表进行准确的编制对油库的规范管理、日常使用有着积极的意义。
1 大型立式金属罐容积的传统测量方法立式金属罐容积的测量一般都是使用径向偏差法、围尺法以及液体标定法等。
就是按照立式金属罐外形尺度、相关位置数据测量，然后通过计算得到立式金属罐的容积表。
当前，立式金属罐内径使用最多的传统测量手段就是借助径向偏差测量仪得到相关数据，进行测量工作时，要通过围尺法用标准钢卷尺对第一圈板外3/4处的周长进行测量，然后得到其外径。
然后以此为标准进行比较，借助径向偏差测量仪，对所有圈板的直径进行测量并与第一圈板外直径进行比较，得到相应的径向偏差，就能够得到所有圈板的直径，减去圈板的厚度就可以得到直径数据。
测量圈板内高时，根据立式金属罐结构的不同其计算方法也有所不同，但是原理是一样的，借助钢卷尺对圈板高度以及圈板之间搭接的高度进行测量，根据不同的结构运用不同的计算公式。
液体标定法测量的准确度很高，但是在进行测量工作时，需要标准的流量计设备，还有大量的水，操作十分复杂。
传统的测量方法使用时费时费力，测量结果也不能得到保证，在进行测量工作时还需要进行高空作业，安全风险极大，不适合大型立式金属罐容积测量[1]。
第３１卷第２期２０１０年２月仪器仪表学报ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ、，０１．３１Ｎｏ．２Ｆｅｂ．２０ｌＯ大型油罐容量计量中３Ｄ空间建模方法研究与比对试验分析术王金涛，刘子勇，张珑，郭立功，暴雪松，佟林（中国计量科学研究院北京１０００１３）摘要：油罐的容量计量是石化企业生产运行的核心工作之一。
为了提高计量检定效率，提出一种基于三维激光扫描原理的油罐容量全自动测量方法。
讨论了一种扫描点云数据分析方法，通过三角网格和曲面拟和的方法计算出不同液位高度对应的油罐容积值。
设计了对比试验系统，选取６０ｍ３和３７ｉｎ３两个标准油罐为研究对象，根据ＯＩＭＬＲ７１和Ｒ８０的技术要求，以０．０２５％准确度的容量比较法测量值为参考依据，三维激光扫描方法进行油罐容量测量具有好的复现性，而测得的容量值相对偏差满液位量程处可达０．４％，验证了这种方法的有效性，而且有效提高了油罐容量检定工作效率。
关键词：油罐；容量：计量：３Ｄ空间建模方法；比对试验中图分类号：ＴＢ９文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０３０Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎ３ＤｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔａｎｋｖｏｌｕｍｅｍｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄｉｔｓｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓＷａｎｇＪｉｎｔａｏ，ＬｉｕＺｉｙｏｎｇ。
ＺｈａｎｇＬｏｎｇ，ＧｕｏＬｉｇｏｎｇ，ＢａｏＸｕｅｓｏｎｇ，ＴｏｎｇＬｉｎ（ＮａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｔｒｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｎｋｖｏｌｕｍｅｍｅｔｒｏｌｏｇｙｉｎｏｎｅｏｆｔｈｅｃｏｒｅｔａｓｋｓｉｎｐｅｔｒｏｌｅｕｍｃｏｍｐａｎｉｅｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃａｌｉ—ｂｒａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ａｌｌａｕｔｏｍａｔｅｄｍｅａｓｕｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔａｎｋｖｏｌｕｍｅｂａｓｅｄｏｎ３Ｄｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｏｆｔａｎｋｓｃａｎｎｉｎｇｄａｔａｉｓａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｔａｎｋｖｏｌｕｍｅｓｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｉｑｕｉｄｌｅｖｅｒｓａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｒｉａｎｇｕｌａｒｍｅｓｈａｎｄｓｕｒｆａｃｅｆｉｔｔｉｎｇ．Ａｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄｔｗｏｔａｎｋｓ（６０ｎ１．５ａｎｄ３７ｍ’１ｗｅｒｅｕｓｅｄａｓｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｏｂｊｅｃｔｓ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｆｒｏｍｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈａｃｃｕｒａｃｙｏｆ０．０２５％ｗａｓｒｅｇａｒｄｅｄａｓｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｏｆＯＩＭＬＲ７ｌａｎｄＲ８０．Ｔｈｅｒｅｐｒｏｄｕｃｉ—ｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅ３ＤｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄＷａｓｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｉｓ０．４％．ｗｈｉｃｈｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｐｒｏ－ｐｏｓｅｄｍｅａｓｕｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔａｎｋｖｏｌｕｍｅｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｏ—ｐｏｓｅｄ３Ｄｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ．ｔａｎｋ；ｖｏｌｕｍｅ；ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ；３Ｄｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄ；ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ１引言大型油罐是国际间大宗能源贸易结算的主要计量储存器具，属强制检定计量设备。
作为国民经济生命线系统之能源系统的重要组成部分，大型油罐在商业、军事、民用、交通、航空，特别是石化行业中有着非常广泛的应用，主要包括立式罐、卧式罐和球形罐等。
如何利用先进的计量方法，精确测量出容量一直是大型储罐运行的核心部分，研究其精密计量方法具有重要的现实意义。
国内外很多学者和研究机构对大型油罐的容量计量方面进行了大量研究，提出了几何测量法、金属膜渗透法、罐体表面应变法、超声法和近景摄影测量方法等研究方法１１－７１。
由于ＯＩＭＬＲ７１和ＲＳ０测量允差的要求，除了几何测量法应用于国内外计量交接使用外，其他方法都还处在研究中。
但是几何测量法中，都是要求大型油罐具有规则几何形状且无变形，即理想的几何体，例如收稿日期：２００９—０８ＲｅｃｅｉｖｅｄＤａｔｅ：２００９－０８·基金项目：质检公益性行业科研专项基金（ＡＨＹ０７１１）、博士基金（２２一ＡＴＧＱＤＢ０９０１）助项目万方数据４２２仪器仪表学报第３ｌ卷立式罐为理想圆柱体处理。
而油罐的变形是不规则的，特别是大型油罐，如果当作规则几何体测最就不能体现实际物理三维几何特征，势必加大与容最真值之间的误差，造成大量描述罐体物理几何模型信息的丢失，在这种不完备信息基础上建立起来的简化罐体模型与真实物理模型是有很大误差的。
而且现有几何测量方法需要在油罐清空后人工进入罐内使用钢卷尺等设备进行操作，存在清罐作业费用大、污染环境、测量方法自动化程度低、劳动强度大、罐内残留有害气体对榆定人员存在安全隐患等不足，随着油罐的大型化，对容最计量的自动化程度要求也会越来越高。
为了满足油品贸易交接和油罐使用单位精细化管理的要求，本文使用激光三维扫描建模方法进行油罐容量计量的研究，提出了一种能够满足不确定度０．４％（扛２）计量要求的自动化油罐容量计量检定装置及方法。
２油罐容量三维激光扫描方法２．１三维激光扫描测量系统作为最近发展迅速的一种新技术，三维激光扫描技术可用于物体表面的非接触空间信息获取，具有数据获取速度快、实时性强、数据量大、主动性强、点位密集、精度较高等优势，已成为空间数据获取的重要技术手段睁１０ｌ。
三维激光扫描设备包括激光测距模块、激光扫描模块、ＣＣＤ模块和控制校正模块等，在设备内通过２个同步反射镜快速而有序地旋转，将激光脉冲发射体发出的窄束激光脉冲依次扫过被测区域，通过脉冲法或者相位法等原理获得测距值，激光脉冲横向扫描角度值和纵向扫描角度值由精密时钟控制编码器进行测量。
将三维激光扫描设备置于油罐内，调整至水平位置，以设备坐标系为测量基准，其中坐标系原点位于三维激光扫描设备中心、ｚ轴为铅垂线方向、ｘ轴为水平度盘零方向，如图ｌ所示。
图ｌ三维激光扫描测量坐标系统Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｕｓｅｄｉｎｔｈｅ３Ｄｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ在这个空间坐标系中油罐罐壁上每一个测量点的坐标为：ｌ工ｐ２‘ＣＯＳ∥ＰＣＯＳ口Ｐ｛Ｙｐ＝－，ｃｏｓ成ｓｉｎ％（１）【Ｚ，＝ｒ；ｓｉｎｔｉｐ通过激光扫描测量的方法，以点云∑只０∥，ｚ）的形式快速、大量获取储罐表面的阵列式几何图像数据，为建立罐体三维空间模型和容量计算提供了技术支撑。
２．２基于三维点云的油罐容量计算方法第ｌ步，进行点云数据噪声点的剔除在对罐体表面肇标数据采集过程中，由于受测最设备的精度、测量速度、操作者经验和被测表面质最等诸多凶素影响，不可避免地会产生误差数据点，为了保证计算精度，需对测最数据进行处理，主要内容包括数据噪声点的剔除。
以每一个数据点为中心，设计包含奇数个数数据点的滑动窗口，调整一定的距离阂值，借助于中值滤波算法进行噪声点剔除【ｌ卜１３ｌ。
第２步，进行点云数据的约减由于油罐的空间尺寸大，所以测量点云数据的密度很高，通常在百万点数量级，其中存在大量的冗余数据，影响到后续算法的效率，因此需要进行约减。
由于油罐表面大多为规则的二次曲面，可以采用采取等间距均匀简化方法进行数据约减。
第３步，进行离散点云的网格化和曲面拟合利用三角嘲／ｉ６（ｔｒｉａｎｇｕｌａｒｍｅｓｈ）对于复杂几何形状的描述能力，实现点云数据拓扑结构的连接，为曲面拟和、形成有封闭的边界表面提供条件。
由于油罐点云数据是由激光测量设备按照一定规律采集的，呈线性排列，因此采用以四边域为基础的Ｂ样条或Ｍ『ＲＢＳ曲面构造方法进行曲面重构。
第４步，不同液位高度的容积计算油罐容量计量的日的是为了求出从计量基准点开始某一水平高度下油罐内的容积。
通过以上步骤得到了油罐的三维闭合曲面几何模型，为闭合空间口以图１中的坐标系建立参考位置，构建一系列平行于ｘｏｙ平面的水平面∑墨，其中Ｓｉ的方程为ｚ＝厶Ｉ，ｎ＝ｌ，２，…，Ｎ。
则面Ｓｉ以下空间』珀ｑ体积为不同液位高度下的容积，按照黎曼积分的方法，容积Ｕ的计算公式为；屹＝ＩＩ［，（五”一厶】ｄ仃（２）矿其中ｚ＝ｆ（ｘ，Ｙ）为空间口在平面Ｓ以下的曲面方程，且这部分空间在ｘｏｙ平面上的投影为有界闭区域Ｄ。
３试验与分析３．１比对试验系统介绍油罐计量方法中最准确的是容量比较法，以３７ｍ３万方数据第２期王金涛等：大型油罐容最计量中３Ｄ空间建模方法研究与比对试验分析４２３和６０ｍ３油罐为试验对象，进行本文方法与容量比较法如图２所示，整个油罐模型由１００９４５４７个数据点构成，的比对与验证。
可以看出三维激光扫描设备能够实现罐体空间高分辨率首先将光电测量设备放置于油罐内进行点云数据采的数据采集，点云数据量大，与以往几何法测量结果相集。
采用的三维激光扫描设备点最小间隔为２ｍｍ，２５ｍ比，可以更『Ｊ｜１准确地进行湘滞罐体窄问几何特行捕述。
处测距最大允差为垃ｍｉｌｌ，最大扫描距离８０ｍ，水平视角范围为３６０。
，垂直视角范围为３２０。
，采样率为１２００００点，秒，扫描油罐时间为２ｍｉｎ。
为了进行复现性测试，在每个油罐的两个不同位置分别进行测量一次。
然后，进行容量比较法的油罐校准。
具体操作要求参ＯＩＭＬＲ８０和ＪＪＧ６４ｌ—１９９０规程，使用最大允差±ｏ．０２５％的标准金属量器组、量油尺（分度值为ｌＩｎｌＴｌ，最大允许误差±０．５ｍｍ）和测温仪（最大允许误差±０．１℃）完成油罐的容量标定，得到的油罐容量表作为比对依据，测量时间约４ｈ¨¨副。
Ｉ玺ｌ２油罐三维扫描试验点云数据按照上面讨论的方法计算出基于三维激光扫描方法Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｏｆｓｃａｎｎｉｎｇｄａｔａ的容量表，与容量比较法的容量表进行比对。
３．２试验数据分析根据上述算法计算出不同液面高度对应的容积值，以３７ｍ，油罐为例，油罐扫描之后得到的点云数据两个油罐复现性测试结果如表１所示。
表１不同油罐容量测量方法测量容积值比较ＴａｂｌｅＩＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔａｎｋｓ３７ｍ３油罐测量３７ｍ３油罐测量相对偏差６０ｍ３油罐测量６０ｍ３油罐测量相对偏差竺！竺：垡里！堕！蟹垡重！竖！型延Ｉ堕＝堡２Ｌ堕！垡里！坠！壁堡曼！堕逍Ｉ堕Ｉ二堡坚匕堕！Ｏ．１０．４３０．６９Ｏ．６０５Ｏ．７１Ｏ．７ｌ０．００９从表Ｉ中的数据进行分析，三维激光扫描方法进行油罐容量测量具有好的复现性，即使对于最小的３７ｍ３油罐而言，在满量程的复现性仍能保证０．４％。
